準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究

通號(hào)通信信息集團(tuán)有限公司成都分公司 周鵬飛

準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究

通號(hào)通信信息集團(tuán)有限公司成都分公司 周鵬飛

科技的發(fā)展,為大型遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)功能的完善提供了技術(shù)支持,擴(kuò)大了這種系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。為了保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩咝?增加鐵路系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益,需要加強(qiáng)對(duì)鐵路站場(chǎng)信號(hào)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的有效分析,全面提升現(xiàn)代化鐵路行車調(diào)度水平?；诖?本文將以準(zhǔn)高速鐵路為研究對(duì)象,通過對(duì)其站場(chǎng)信號(hào)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究,為系統(tǒng)使用中抗干擾措施的制定與實(shí)施提供了參考信息,確保信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)陌踩煽啃浴?/p>

準(zhǔn)高速鐵路;站場(chǎng)信號(hào);分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

準(zhǔn)高速鐵路運(yùn)行中對(duì)于站場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃杂兄芨叩囊?需要在各種專業(yè)技術(shù)手段及有效的設(shè)計(jì)方案支持下,構(gòu)建出合理科學(xué)的分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),最大限度地滿足準(zhǔn)高速鐵路行車安全性的多樣化需求。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),需要結(jié)合準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)況及分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容,加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)制的研究,確保使用中達(dá)到預(yù)期的效果,全面提升準(zhǔn)高速鐵路的建設(shè)水平。

1 準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建的基本要求

為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求,增強(qiáng)鐵路行車的安全性,實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制,需要構(gòu)建出可靠的監(jiān)控系統(tǒng),加強(qiáng)對(duì)鐵路站場(chǎng)信號(hào)的必要監(jiān)測(cè)。結(jié)合現(xiàn)階段準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建的實(shí)際情況,可知系統(tǒng)構(gòu)建中需要滿足相關(guān)的要求。這些要求主要包括:1)能夠運(yùn)用智能化工作模式實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的及時(shí)采集、處理與傳遞;2)增強(qiáng)站場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)陌踩煽啃?3)將虛擬專網(wǎng)設(shè)置在鐵路基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)中,優(yōu)化系統(tǒng)的服務(wù)功能,實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的有效融合;4)相關(guān)的操作人員能夠通過系統(tǒng)的作用獲取鐵路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的各種信息,并可以發(fā)送相關(guān)的指令;5)增強(qiáng)準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)控制效果的同時(shí)可以形成功能強(qiáng)大的開放分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)。

2 準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1 準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)概述

在現(xiàn)代化鐵路服務(wù)體系的要求下,其中的站場(chǎng)信號(hào)傳輸中不僅需要保證列車運(yùn)行的安全性,也需要達(dá)到鐵路運(yùn)輸管理自動(dòng)化及降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度的要求。其實(shí)際作用表現(xiàn)在:1)保證所有的道岔處于指定的位置,不會(huì)造成撞車事故的發(fā)生;2)為列車進(jìn)出站的安全性提供保障,增強(qiáng)列車進(jìn)出線路選擇的合理性;3)優(yōu)化準(zhǔn)高速鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)的服務(wù)功能,保持信號(hào)、道岔、線路之間關(guān)系的合理性。

2.2 載波DTMF信號(hào)控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)分析

傳統(tǒng)的鐵路進(jìn)場(chǎng)信號(hào)控制網(wǎng)絡(luò)主要采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式,此方式在使用中傳輸距離及抗干擾性能無法滿足復(fù)雜系統(tǒng)的要求。為了改變這種不利的現(xiàn)狀,應(yīng)加強(qiáng)低壓電力線載波DTMF信號(hào)控制網(wǎng)絡(luò)的要求,優(yōu)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中的服務(wù)功能。具體表現(xiàn)在:1)低壓電力線載波通信使用中由于存在著較大的干擾性,因此,采用DTMF編碼方式,加強(qiáng)對(duì)電力線載波的有效控制,提升其抗干擾性;2)合理運(yùn)用DTMF編碼方式,可以提高低壓線路載波通信中信號(hào)的傳輸質(zhì)量,增強(qiáng)通信系統(tǒng)的適用性。

2.3 分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

圖1 鐵路站場(chǎng)信號(hào)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

如圖1所示,在總體架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,上位機(jī)系統(tǒng)中的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過集線器與車站局域網(wǎng)進(jìn)行連接,采用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為八網(wǎng)絡(luò)協(xié)議而車站局域網(wǎng)通過路由器與鐵路基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接,服務(wù)器將每一個(gè)車站作為一個(gè)基站點(diǎn),客戶端的瀏覽器通過訪問固定站點(diǎn)來得到現(xiàn)場(chǎng)的信息。

3 準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分析

3.1 控制網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)

在對(duì)系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)注重所有節(jié)點(diǎn)的服務(wù)功能,包括:1)模擬信號(hào)的采集;2)不同節(jié)點(diǎn)之間的正常通信。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮設(shè)計(jì)成本,并在節(jié)點(diǎn)設(shè)置中采用專業(yè)的89C52微處理器;系統(tǒng)的發(fā)送部分設(shè)置包含信號(hào)處理模塊、編碼模塊、A/D采樣模塊、功放模塊等;系統(tǒng)接收部分設(shè)計(jì)中應(yīng)包含:濾波電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、解調(diào)與解碼電路等。

3.2 控制網(wǎng)絡(luò)的通信管理節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)現(xiàn)

為了保證不同的信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間可以正常的通信,需要明確通信管理節(jié)點(diǎn)的總體結(jié)構(gòu),如圖2所示。

在上位機(jī)通信功能模塊設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)設(shè)置三根信號(hào)線,充分滿足全雙工異步通信的要求,并采用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效轉(zhuǎn)換。同時(shí),上位機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置接受針與發(fā)送針RXD與TXD,并通過單片機(jī)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)串口控制,確?？刂凭W(wǎng)絡(luò)使用中不同節(jié)點(diǎn)之間的正常通信。

在實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中,需要他通過系統(tǒng)軟件的作用進(jìn)行必要地調(diào)試。具體操作中主要針對(duì)的是其中的數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層:前者可以對(duì)各種噪聲造成的破壞進(jìn)行修整,提高控制網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息的利用效率;后者主要完成的是數(shù)據(jù)采集與分析。通過系統(tǒng)軟件的調(diào)試,可以得到以下的測(cè)試結(jié)果,如表1所示。

圖2 通信管理節(jié)點(diǎn)的總體結(jié)構(gòu)

表1 控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中的調(diào)試結(jié)果

4 準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中基于web技術(shù)的設(shè)計(jì)分析

構(gòu)建可靠的準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),需要確保其中的控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成。實(shí)現(xiàn)這樣的設(shè)計(jì)目標(biāo),需要充分發(fā)揮web技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

WEB技術(shù)作用下的服務(wù)器可以增強(qiáng)與用戶之間的動(dòng)態(tài)交互效果,促使客戶端與服務(wù)端之間可以進(jìn)行正常的信息交流,加強(qiáng)準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)控制。具體的設(shè)計(jì)過程如下:

1)運(yùn)用遠(yuǎn)程過程調(diào)用(RPC)機(jī)制與對(duì)象請(qǐng)求處理(ORB)機(jī)制,滿足不同地址空間內(nèi)分布式對(duì)象實(shí)際操作的具體要求,增強(qiáng)分布式系統(tǒng)運(yùn)行中的操作協(xié)調(diào)性;

2)構(gòu)建完善的CORBA結(jié)構(gòu),保證分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)使用中可以使不同對(duì)象的發(fā)送請(qǐng)求與響應(yīng)過程中保持透明性,滿足跨平臺(tái)操作的實(shí)際要求;

3)構(gòu)建可靠的web體系結(jié)構(gòu),促使分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中能夠充分地滿足操作者的多樣化需求,確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與不同對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)交互性。

5 結(jié)束語

通過對(duì)準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的深入研究,為鐵路站場(chǎng)信號(hào)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)信息網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提供了參考依據(jù),確保了系統(tǒng)運(yùn)行中主動(dòng)信息發(fā)布機(jī)制的完善性,提高了準(zhǔn)高速鐵路站場(chǎng)信號(hào)傳遞效率,推動(dòng)現(xiàn)代化鐵路的快速發(fā)展。與此同時(shí),由于分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建中結(jié)合了各種信息化技術(shù),其中的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議抗干擾措施具有較強(qiáng)的適用性,因此,這種系統(tǒng)在未來準(zhǔn)高速鐵路建設(shè)中必將發(fā)揮更大的作用,有利于擴(kuò)大鐵路工程的服務(wù)范圍,增強(qiáng)站場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

[1]孫漢武。鐵路安全檢查監(jiān)測(cè)保障體系及其應(yīng)用研究[D]。西南交通大學(xué),2010.

[2]王傳啟。高速鐵路智能牽引變電站自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)研究[D]。華中科技大學(xué),2013.

[3]孔青寧?；贏DS的鐵路信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D]。蘭州交通大學(xué),2010.

[4]魏文軍。基于Agent的全電子智能分布式應(yīng)急聯(lián)鎖系統(tǒng)研究[D]。蘭州交通大學(xué),2015.

圖3 小型化北斗車載用戶機(jī)主機(jī)

3 結(jié)束語

通過優(yōu)化設(shè)計(jì),小型化北斗車載用戶機(jī)體積縮小60%左右,可以方便的安裝在普通越野車上,為小車節(jié)省了寶貴空間,通過天線優(yōu)化設(shè)計(jì),提高了天線的接收靈敏度。同時(shí)改進(jìn)后的小型北斗車載用戶機(jī)仍可以通過托盤安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱中,具有更廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]付榮國(guó),章熙海,肖飛,劉鵬飛。地震應(yīng)急衛(wèi)星通信指揮車通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]。通信技術(shù),2014(2):215-220.

[2]張向南,趙慶展,何啟峰,隋莉莉 等?；诒倍返奈锪鬈囕v監(jiān)控系統(tǒng)[J]。物流技術(shù),2015,34(8):251-254.

[3]尹旭日。北斗車載型用戶機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]。軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào),2015,17(9):86-89.

[4]徐志剛。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用。中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)電子,2012.